GEOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS M19/3723/-89/1/82 Sodankylä Madonsyömämaa ja Lohivaara Pertti Murtovaara 9.1.1989 1 TUTKIMUSTYÖSELOSTE SODANKYLÄN MADONSYÖMÄMAAN JA LOHIVAARAN KAOLIINI-POTENTIAALIN SELVITTÄMISESTÄ
Yhteenveto 2 Geologian tutkimuskeskuksen vuoden 1986 alussa perustetun kaoliiniprojektin tarkoituksena oli löytää riittävän suuri kaoliiniesiintymä, josta saataisiin laadultaan paperin päällystemateriaaliksi kelpaavaa kaoliinirikastetta. Tässä selostuksessa käsitelty tutkimus oli yksi Pohjois-Suomen alueella kaoliiniprojektin puitteissa tehty tutkimus. Työt tehtiin valtiongeologi Yrjö Pekkalan johdolla. Eräänä aiheenhakumenetelmänä levitettiin henkilöstön keskuuteen kysely, jossa tiedusteltiin vihjeitä sekä vanhoista kaoliini-aiheista että vaaleista savista yleensä. Kolmelta eri henkilöltä tuli tieto vaaleasta rapaumasta Särestölehdon tien varresta Madonsyömämaasta noin puolitoista kilometriä valtatie numero neljästä Porttipahdan tekoaltaalle päin. Maaperäosasto oli tehnyt alueella koekaivauksia kultatutkimusten yhteydessä 70-luvun alussa. Koska tien linjausta oli myöhemmin muutettu, eikä kaivantojen paikat olleet enää selvästi näkyvissä, kävi Sauli Valkama tekemässä maastopaikannuksen alkukesästä 1986. Hän oli myös kaivanut alkuperäiset maaperäosaston tutkimusmontut. Madonsyömämaan tutkimuksissa kaivettiin kaksi kaivinkonemonttua, sekä otettiin näytteitä kevyellä iskuporakalustolla (Terri) ja vesihuuhtelua käyttävällä iskuporalla (A-sondi). Alueen aerogeofysikaalisia matalalentokarttoja tarkasteltaessa kiinnittyi huomio muutama kilometri alkuperäisestä aiheesta etelään Riestovaaran graniitin länsiosaan, Lohivaarassa sijaitsevaan kahteen heikkoon imaginäärianomaliaan. Madonsyömämaan tutkimuksissa ei tavattu laadullisesti kelvollista kaoliinia ja tutkimukset on siltä osin lopetettu. Lohivaaran johteiden yli vedettiin VLF-R-profiili, ja tämän avulla paikannettiin maastossa johteet, jotka pyrittiin selvittämään iskuporanäytteenotolla Terrikalustolla. Irtomaiden läpi tässä näytteenotossa ei varmuudella päästy yhdessäkään pisteessä.
3 Lohivaaran imaginäärianomalioiden aiheuttajat ja myös kaoliinipotentiaali jäivät selvittämättä kevyellä näytteenotolla. Aihe on syytä panna korvan taakse ja selvittää otollisemmassa ajankohdassa raskaammalla kalustolla.
Johdanto 4 Tutkimusalueet sijaitsevat 1:20 000 mittakaavaisen karttalehden 3723 12 alueella (kuva 1). Valtatie numero 4 kulkee tutkimusalueiden välistä ja Madonsyömämaahan pääsee metsäautotietä, joka jatkuu Särestölehtoon Porttipahdan tekoaltaan rannalle. Lohivaaraan, joka sijaitsee noin 3 km valtatie numero 4:stä etelään, pääsee kesäaikana maastoautolla huonokulkuista metsäautotietä pitkin, muuten kulku tapahtuu jalkaisin tai talvella moottorikelkalla. Madonsyömämaan rapauma sijaitsee sekä kuivalla maalla että osin suon alla. Osa alueesta on hakattu ja ojitettu. Lohivaaran johteet ovat kuivalla, melko isokivisellä kankaalla. Maastossa on kuitenkin havaittavissa itäisemmän johteen suuntainen, matala painauma. Molempien aiheiden maastotutkimukset tehtiin hyvin rajatuilla alueilla. Tutkimusalueilla on suoritettu geofysikaalinen matalalentomittaus ja gravimetrinen hajapistemittaus. Viimeisin julkaistu geologinen kartta on Geological Map of Central Lapland (M.Lehtonen et al). Siinä Madonsyömämaan aihe sijoittuu pieneen Lapponikvartsiittihorisonttiin. Lohivaaran johteet sijaitsevat Riestovaaran graniitin länsireunassa.
Kuva 1. Tutkimusalueen sijainti. 5
6 Suoritetut tutkimukset Madonsyömämaa Alkuperäisten maaperäosaston kaivamien tutkimuskaivantojen paikantamisen jälkeen tehtiin kilkkakalustolla tunnustelupisteitä vaalean rapauman löytämiseksi. Suoritetut tutkimukset on esitetty toimenpidekartassa (kuva 2), mihin on myös sijoitettu VLF-Rprofiilit. Asian nopean selvittämisen toivossa avattiin kaivinkoneella kaksi tutkimuskaivantoa ja näistä otettiin näytteitä erivärisistä rapautumista. Näytteet fraktioitiin seulomalla GTK:n geokemian osastolla Rovaniemellä ja niistä määritettiin mineraalit röntgendifraktiolla. Vuoden 1987 kesällä pyrittiin rajaamaan kaoliinirapaumaa iskuporanäytteenotolla sekä löytämään puhtaamman valkoisia osueita. Näytteitä otettiin aluksi Terrikalustolla 28 pisteestä läpivirtausterällä noin metrin intervallilla. Koska Terrikalustolla oli vaikeuksia päästä rapauman läpi, otettiin vesihuuhtelua käyttävällä A-sondilla näytteitä seitsemästä pisteestä. Näytteet otettiin vaihtelevasti eri syvyyksiltä samalla tarkkaillen soijan värin vaihteluja. Keväällä 1988 mitattiin aluetta halkaisevaa tietä pitkin 1.8 km pitkä VLF-R- ja magneettinen profiili. Valituista raakanäytteistä (13 kpl) tehtiin XRD- sekä sedigraphmääritykset. Kaikki näytteet fraktioitiin liettämällä, minkä jälkeen -20 um fraktiosta tehtiin vaaleus- ja keltaisuusmääritykset sekä XRD-analyysi. XRD-analyysit tehtiin geologian tutkimuskeskuksen kallioperäosaston mineralogisessa laboratoriossa Rovaniemellä. Fraktioinnit tehtiin GTK:n maaperäosaston maalajilaboratoriossa Rovaniemellä.
7
8 Silikaattianalyysit (XRF) tehtiin kahdesta raakanäytteestä ja 13:ta -20 um fraktiosta geokemian osastolla Otaniemessä. Lohivaara: Kaoliiniprojektin tutkimusten aikana on pyritty käymään läpi kunkin tutkimusalueen ympäristön geofysikaalinen materiaali. Karttalehdeltä 3723 12 löytyi Riestovaaran graniitin länsireunasta kaksi imaginäärianomaliaa, jotka yhtyivät magneettisiin minimeihin. Alue on kaiken kaikkiaan huonosti paljastunut, eikä voitu olla varmoja johtuvatko imaginäärianomaliat pelkästä kallioperästä vaiko mahdollisesta rapaumasta. Johteiden poikki kohtisuoraan mitattiin 2.2 km pitkä VLF-R profiili ja maastossa paikannettuihin kohteisiin suunnattiin kevyt kuuden pisteen iskuporausnäytteenotto. TUTKIMUSTULOKSET Madonsyömämaa Tutkimusten tarkoituksena oli selvittää kaoliinipitoisen rapauman laajuus ja laatu. Sekä montutuksessa että iskuporauksessa tavatut rapaumat olivat yleensä vaalean keltaisia tai voimakkaamman okran värisiä. Tutkimuskaivantojen poikkileikkaukset on esitetty kuvassa 3. Porausprofiileissa on pyritty värityksellä havainnollistamaan materiaalin väriä (liitteet 1-5). Soijat on joko väritetty, jos siitä on havainto, tai jätetty värittämättä milloin havainto puuttuu. Kaivannoista ja porauksista kerättyjen näytteiden kaoliniitin määrä sekä muiden mineraalien esiintyminen raakanäytteissä ja -20 um fraktiossa vaihteli huomattavasti ollen parhaimmillaan 100 %. Tulokset on esitetty taulukoissa 1-3. Määritykset on tehty XRD:llä.
Kuva 3. Tutkimuskaivantojen poikkileikkaukset 9
10
11 Sedigraph-analyysit on koottu yhdelle taulukolle (kuva 4) ja annettu myös eri taulukossa sekä päällystemateriaalin että täytemateriaalin optimialueet (kuva 5). On huomattava, etteivät tulokset ole suoraan vertailukelpoisia, koska lähtömateriaalien maksimiraekoko ei ole sama. Vaaleus- ja keltaisuusmääritystulokset tukivat näytteiden makroskooppisessa tarkastelussa saatua vaikutelmaa. Arvot eivät yltäneet edes kohtalaisiksi missään näytteessä. Päällystelaadun valkoisuuden tulisi olla vähintään 85 % ja täytelaadunkin yli 76.55 % (Highley 1984). Kaoliinin valkoisuuteen pystytään useimmiten vaikuttamaan erilaisilla puhdistusmenetelmillä, mutta tulosten oltua muuten melko vaatimattomia, ei puhdistuskokeita teetetty. Vaaleus- ja keltaisuustulokset on esitetty taulukossa 4.
Kuva 5. Päällyste- ja täytekaoliinin raekokojakaumat (Highley1984). 12
13 Taulukko 4. Vaaleus- ja keltaisuusmääritykset (fraktio -20 um). Vaaleus (ISO 457) ja keltaisuusmääritykset(g) Näyte no syvyys vaaleus % keltaisuus % 87/3723/R1 7.50-7.70 45.66 48.46 10.50-10.65 69.07 15.22 87/3723/R2 5.00-5.20 46.81 41.84 7.50-7.80 57.24 31.92 9.50-9.80 52.34 38.59 12.50-12.70 50.96 43.13 87/3723/R4 8.10-8.30 53.71 24.32 14.30-14.60 39.42 50.97 87/3723/R5 9.50-9.80 53.42 26.45 87/3723/R6 7.20-7.60 54.66 17.09 87/45066 2.00-4.00 37.78 48.23 87/45067 2.00-5.00 63.42 16.84 5.00-8.00 49.05 31.48 Silikaattianalyyseissä, joita tehtiin kaksi kappaletta raakanäytteistä, SiO 2 määrä oli korkea ja Al 2 O 3: :n jäädessä alhaiseksi, mikä oli odotettavissakin XRD-analyysien perusteella. Raakanäytteiden silikaattianalyysitulokset on esitetty taulukossa 5. Taulukko 5. XRF-analyysitulokset (raakanäyte) Silikaattianalyyseissä, jotka tehtiin -20 um fraktioista, piin ja alumiinin suhteet olivat muutamassa näytteessä kohtalaisia 4:3-5:3. Raudan määrä vaihteli 0.8-7.6 %:in rajoissa, kun sen maksimipitoisuutena pidetään noin 1.5%. Korkea kalin määrä osassa
näytteissä johtuu rapautumattomasta maasälvästä ja serisiitistä. Tulokset on esitetty taulukossa 6. 14 Taulukko 6. XRF-analyysitulokset (-20 um fraktio) Madonsyömämaan tutkimuksissa tavattiin jopa parinkymmenen metrin paksuinen rapauma, jonka lopullinen laajuus jäi selvittämättä. Rapaumassa oli kaoliinipitoisia osueita, mutta laadullisesti ne eivät olleet edes kohtalaisia. Tutkimukset ovat näiltä osin lopetettu. Lohivaara Iskuporauksessa ei varmuudella pystytty Terrikalustolla lävistämään irtomaita yhdessäkään pisteessä. Tässä tutkimuksessa ei selvitetty johteiden alkuperää ja pidänkin aiheen tarkistamista suotuisammassa ajankohdassa raskaammalla kalustolla tarpeellisena. tutk.ass. Pertti Murtovaara
15 LIITTEET 1/1-5. Iskuporausprofiilit: 1..M52/3723/-87/R1-4 R7 R64-68 2..M52/3723/-87/R5-6 3..M52/3723/-87/R44-49 4. M52/3723/-87/R50-56 5. M52/3723/-87/R57-63 2. Kairausreikien sijaintikartta M 52.4/3723/-87/1 3. Monttujen sijaintikartta M 51.1/3723/-87/1 LIITTYY (säilytetään GTK:n arkistossa) Magneettinen profiilikartta Q22.13/3723 12/1988/1 Q22.13/3723 12/1988/2 VLF-R-Profiilikartta Q24.32/3723 12/1988/1 Q24.32/3723 12/1988/2